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南極上空重力波漣漪之謎破解

發佈時間:2018-09-12
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  自7年前,研究人員在南極上空發現巨大而神秘的漣漪,對其展開的研究和探索就沒有停止。近日,科學家終於探明其身份,原來出現在南極上空的這種奇異現象,就是“慣性重力波”,由地球重力和科裏奧利力(簡稱科氏力)共同作用而産生的大氣振蕩。  

慣性重力波是指大氣中的擾動在科氏力作用下會産生慣性,這種振蕩在空間的傳播就形成慣性波,是一種橫波。慣性波指處於平衡位置的空氣質點,由於某種原因受擾動後偏離平衡,在科氏力作用下形成的波動。由於其發生在大氣內部,又稱慣性內波。

  慣性重力波並不奇怪,經常出現在地球大氣的不同區域,但通常會在幾小時內消失。奇怪的是,南極上空的慣性重力波卻令人驚奇地持久不斷,每次科學家都能觀測到這個景象。然而,導致慣性重力波在南極大氣層中間層(高度為50千米~80千米)持續出現,每次可長達10小時,其原因多年以來一直是個謎。  

研究人員認為,南極慣性重力波産生的原因,一種是源自其下方大氣層(即距離地球表面8千米~50千米的平流層)中較小的波動。根據這一理論,南極山地向下流動的風為這些低層重力波提供了補充。反過來,這些波逐漸成長並向上移動。一旦它們到達平流層與中間層的交界處,就會像沙灘上的海浪一樣破裂,産生更大的波動。

  另一種原因可能與極地渦旋有關。極地渦旋是一種只發生於地球極地的持續性大規模氣旋,在極夜時期最為強大。在南極冬季,這一順時針旋轉的低壓區域佔據了大部分天空。  

研究第一作者、美國科羅拉多大學博爾德分校航空航太工程科學系和環境聯合研究中心教授初鑫釗稱,高速旋轉的風在向上移動時可能會改變低層重力波,或者自己産生這些波。

  此外,也有其他研究者認為,海浪造成的南極羅斯冰架振動或許能解釋神秘的大氣漣漪。初鑫釗教授稱,無法排除這一可能性。

 

文章來源:中國海洋報
責任編輯:閆景臻

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